1.“滑块—木板〞模型问题中,靠摩擦力带动的那个物体的加速度有最大值:am=.假设两物体同时由静止运动,假设整体加速度小于该值,那么二者相对静止,二者间是静摩擦力;假设整体加速度大于该值,那么二者相对滑动,二者间为滑动摩擦力.2.滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,假设滑块和滑板同向运动,位移之差等于板长;假设反向运动,位移大小之和等于板长.
1.(·历城二中一轮复习验收)如图1所示,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块.假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块的加速度大小分别为a1和a2,以下反映a1和a2变化的图线中正确的选项是( ) 图1
答案 A
解析 当F比拟小时,两个物体相对静止,加速度相同,根据牛顿第二定律可得a==,a∝t;当F比拟大时,木块相对于木板运动,根据牛顿第二定律可得,a1=,μ、m1、m2一定,那么a1一定,a2==t-μg,a2是t的线性函数,t增大,a2增大.由于<,那么木块相对于木板运动后,a2-t图线的斜率大于两者相对静止时图线的斜率.综上所述,A正确.
2.(·市质量检测)如图2所示,静止在水平地面上的木板(厚度不计)质量为m1=1 kg,与地
面的动摩擦因数μ1=0.2,质量为m2=2 kg可看作质点的小物块与木板、地面间的动摩擦因数均为μ2=0.4,以v0=4 m/s的水平速度从左端滑上木板,经过t=0.6 s滑离木板,g取10 m/s2,以下说法正确的选项是( ) 图2
A.木板的长度为1.68 m
B.小物块离开木板时,木板的速度为1.6 m/s
C.小物块离开木板后,木板的加速度为2 m/s2,方向水平向右
D.小物块离开木板后,木板与小物块将发生碰撞
答案 D
解析 由于μ2m2g>μ1(m1+m2)g,得物块在木板上以a1=μ2g=4 m/s2减速滑行时木板以a2==2 m/s2向右加速运动,在0.6 s时,物块的速度v1=v0-a1t=1.6 m/s,木板的速度v2=a2t=1.2 m/s,B错误.0.6 s内物块位移为x1=t=1.68 m,木板位移x2=t=0.36 m,相对位移为Δx=x1-x2=1.32 m,即木板长度为1.32 m,A错.物块离开木板后,木板做减速运动,加速度大小为a4=μ2g=2 m/s2,方向向左,C错.在地面上物块会滑行x4===0.32 m,木板会滑行x3===0.36 m,所以两者会相碰,D正确.
3.(多项选择)(·师大实验学校一模)如图3所示,质量为m1的木块和质量为m2的长木板叠放在水平地面上.现对木块施加一水平向右的拉力F,木块在长木板上滑行,长木板始终静止.木块与长木板间的动摩擦因数为μ1,长木板与地面间的动摩擦因数为μ2,且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.重力加速度为g,那么( )
图3
数据监测A.μ1一定小于μ2
B.μ1可能大于μ2
C.改变F的大小,F>μ2(m1+m2)g时,长木板将开始运动
D.改F作用于长木板,F>(μ1+μ2)(m1+m2)g时,长木板与木块将开始相对滑动
答案 BD
解析 对木块,根据牛顿运动定律有:F-μ1m1g=m1a;对长木板,由于保持静止,有:μ1m1g-Ff=0,Ff<μ2(m1+光端机机箱m2)g,m1、m2的大小关系不确定,所以μ1、μ2的大小关系无法确定,故A错误,B正确.改变F的大小,只要木块在木板上滑动,木块对木板的滑动摩擦力不变,长木板仍然保持静止,故C错误.假设将F作用于长木板,当木块与木板恰好开始相对滑动时,对木块,μ1m1g=m1a,解得a=μ1g,对整体分析,有F-μ2(m1+m2)g=(m1+m2)a,解得F=(μ1+μ2)(m1+m2)g,所以当F>(μ1+μ2)(m1+m2)g时,长木板与木块将开始相对滑动,故D正确.
4.(多项选择)(·全国卷Ⅲ·20)如图4(a),物块和木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连,细绳水平.t=0时,木板开始受到水平外力F的作用,在t=4 s时撤去外力.细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示,木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取10 m/s2.由题给数据可以得出( )
图4
A.木板的质量为1 kg
B.2~4 s内,力F的大小为0.4 N
C.0~2 s内,力F的大小保持不变
D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2
答案 AB
解析 由题图(c)可知木板在0~2 s内处于静止状态,再结合题图(b)中细绳对物块的拉力f在0~2 s内逐渐增大,可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大,故可以判断木板受到的水平外力F也逐渐增大,选项C错误;由题图(c)可知木板在2~4 s内做匀加速运动,其加速度大小为饱和攻击a1= m/s2=0.2 m/s2,对木板进行受力分析,由牛顿第二定律可得F-Ff=ma1,在4~5 s内做匀减速运动,其加速度大小为a2= m/s2=0.2 m/s2,Ff=ma2,另外由于物块静止不动,同时结合题图(b)可知物块与木板之间的滑动摩擦力Ff=0.2 N,解得m=1 kg、F=0.4 N,选项A、B正确;由于不知道物块的质量,所以不能求出物块与木板之间的动摩擦因数,选项D错误.
5.(多项选择)(·邹城一中测试)如图5甲所示,质量为m=1 kg可视为质点的物块A放置在长木板B上,A、B静止在水平地面上,长木板B的质量M=4 kg,A与B及B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,用水平外力F作用在长木板B上,外力F随时间变化关系如图乙所示,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,那么以下说法正确的选项是( )
图5
A.t=0时刻,A的加速度为零
B.t=5 s时刻,B的加速度为3.5 m/s2
C.在整个运动过程中,物块A的加速度始终不变
D.如果长木板B足够长,最终A、B将共速
答案 BC
解析 由滑动摩擦力公式可知,A、B间的滑动摩擦力:FfA=μmg=1 N,B与地面间的滑动摩擦力:FfB=μ(M+m)g=5 N,A、B间发生相对滑动后,A的加速度将保持不变,其大小为:aA==1 m/s2.假设A、B间刚好发生相对滑动时的外力为F1,由牛顿第二定律得F1-μ(M+m)g=(M+m)aA卡孔,得F1=10 N,所以t=0时刻A的加速度aA=1 m/s2,故A项错误,C项正确;在t=5 s时,F=20 N,对长木板B由牛顿第二定律有:F-乐谱架FfA-FfB=MaB,得aB=3.5 m/s2,故B项正确;只要F始终作用在长木板B上,B的加速度始终大于A的加速度,无论长木板B多长,A、B都不会共速,故D项错误.
6.(多项选择)如图6甲所示,质量为2m的足够长的木板B放在粗糙水平面上,质量为m的物块A放在木板决策天地B的右端且A与B、B与水平面间的动摩擦因数均为μ,现对木板B施加一水平变力F,F随t变化的关系如图乙所示,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,以下说法正确的选项是( )